JPH0861428A - 除振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水平方向の固有振動数を低下させると共に共
振倍率をも低下させる。 【構成】 底部を有する外筒２と、下部方向に隔壁４が
設けられた細長い内筒３と、外筒２の上部および内筒３
の上部を可撓的に固定する環状ダイヤフラム５と、内筒
３内に設けられた隔壁４の上端面４ａに防振ゴム８を介
して固定されるシャフト７と、外筒２内に封入される所
定量のシリコーンオイルＳとを備えている。また、内筒
３には隔壁４より下位に通気孔１０が穿設されている。 【効果】 これにより、シャフト７の上部に固定された
荷重受け板６に水平方向の力が加わっても、水平方向の
固有振動数を低下させると共に、水平方向の共振倍率を
低下させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は除振台に適用される除振
装置に係り、特に水平方向の固有振動数を低減化させる
除振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から半導体製造・検査装置、電子顕
微鏡、光学測定器等に代表される精密機器等に必要な精
度を得るために、これらの設備を設置基礎または床から
の振動の影響から除振支持する除振装置が用いられる。
この除振装置によって精密機器等を支持する場合、精密
機器等と設置基礎または床との間の振動伝達率を下げる
には除振装置の水平方向の固有振動数ｆｎの値を小さく
する必要がある。一般にはｆｎ＝２〜１０（Ｈｚ）であ
るが、半導体製造装置や電子顕微鏡などの精密機器を支
持する場合はそれ以下のｆｎ値が要求される。

【０００３】このようなｆｎ値を実現するために使用さ
れる除振装置として、例えば図４に示すように、精密機
器等が搭載された制御対象物４１を空気ばね４２によっ
て支持し、さらに空気ばね４２の底部に防振ゴム４３を
介在させて、設置基礎３４等に固定するものがある。こ
のように空気ばね４２の底部に防振ゴム４３を介在させ
ることにより、空気ばね４２のみで除振支持していたと
きよりも、水平方向の固有振動数ｆｎを下げることがで
きる。

【０００４】また、除振装置のその他の例として、図５
に示すように、制御対象物４６と、この制御対象物４６
を支持している空気ばね４７とを吊シャフト４８にて吊
下げる振り子式除振装置４５がある。この振子式除振装
置４５は水平方向の固有振動数ｆｎを吊シャフト４８よ
る振り子運動によって下げることができる。これによ
り、上記除振装置４０よりも水平方向の固有振動数ｆｎ
を下げることができるので、さらに水平方向の除振性能
を向上させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら吊シャフ
ト４８を使用した振り子式除振装置４５では、制御対象
物４６を支持している複数の空気ばね４７等が各々吊シ
ャフト４８に吊られているので、空気ばね４７間を補強
フレーム４９で連結しなければならない。したがって、
この振り子式除振装置４５は制御対象物４６による質量
Ｍと、補強フレーム４９による質量ｍとによる２質量系
となるので、図６に示すような振動伝達曲線を描く。即
ち、制御対象物４６の質量Ｍによる固有振動数ｆ₁のほ
かに補強フレーム４９の質量ｍにより固有振動数ｆ₂が
発生するので、除振性能に悪影響を与えていた。

【０００６】

【目的】本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、水平方向の固有振動数を低下さ
せると共に共振倍率をも低下させることができる除振装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の除振装置は、底部を有する外筒と、下部方向
に隔壁が設けられた細長い内筒と、外筒の上部に内筒の
上部を可撓的に固定し、且つ外筒内を圧力密状態にする
環状ダイヤフラムと、上端部に荷重受け板が固定され、
内筒内の隔壁にゴム状弾性体を介して長手方向に固定さ
れるシャフトとを備え、内筒に隔壁より下位に通気孔が
穿設され、外筒に通気孔より下の位置まで減衰液が収容
されているものである。

【０００８】本発明の好適な態様によれば、外筒および
内筒により形成される空気室に封入されている空気の減
衰液に対する体積比が２〜６である。また、内筒の下部
は内筒の中心方向または外周方向に向って折曲してもよ
い。

【０００９】

【作用】この除振装置によれば、荷重受けに水平方向の
力が加わると環状ダイヤフラムが水平方向に撓み、内筒
が傾斜して荷重受け板も傾斜しようとするが、荷重受け
板を固定するシャフトと隔壁との間にゴム状弾性体を介
在させているので、この弾性体の水平方向のこじれによ
って荷重受けを水平に保持することができる。

【００１０】また、外筒内に所定量の減衰液が収容され
ているので、細長い内筒に対して適切なダンピングを負
荷することができ、ハンティングを防止することができ
る。具体的には外筒および内筒により形成される空気室
に封入されている空気の減衰液に対する体積比を２〜６
に設定することにより、水平方向の固有振動数を低下さ
せると共に、水平方向の共振倍率を低下させることがで
きる。

【００１１】さらに、隔壁の下部側に位置する内筒には
通気孔が穿設されているので、外筒内および内筒内の減
衰液の液面を均一にでき、水平方向の減衰を得ることが
できる。なお、内筒の下部を内筒の中心方向または外周
方向に向って折曲することにより、垂直方向の減衰を得
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の除振装置の一実施例について
図面を参照して説明する。本発明の除振装置は図１に示
すように、底部を有する外筒２と、下部方向に隔壁４が
設けられた細長い内筒３とを備えている。外筒２の上部
と内筒３の上部とは、織物で補強したゴムから成る環状
ダイヤフラム５によって可撓的に固定されている。これ
により外筒２内を圧力密状態、即ち外筒２内の空気が逃
げないように密閉状態にすることができる。この環状ダ
イヤフラム５は内筒３に水平方向の力が加わると撓む
が、この撓み量は外筒２の上部と内筒３の上部とが干渉
しないように設定されている。

【００１３】また、内筒３内には荷重受け板６がボルト
等で固定されるシャフト７が、内筒３内の隔壁４の上面
４ａにゴム状弾性体である防振ゴム８を介して長手方向
に固定されている。この防振ゴム８は荷重負荷方向（垂
直方向）に硬く、水平方向には軟らかい部材から構成さ
れている。さらに、外筒２および内筒３により形成され
る空気室９には、減衰液であるシリコーンオイルＳが収
容されている。シリコーンオイルＳは広い温度範囲で粘
度変化が少ないので、減衰液としては好適である。この
シリコーンオイルＳの封入量により水平方向の固有振動
数は大きく影響し、例えば空気室９に封入されている空
気Ａの容量を大きくすると垂直方向の固有振動数を下げ
ることができるが、ハンティングが発生する。

【００１４】この空気室９に封入されている空気Ａのシ
リコーンオイルＳに対する体積比を２〜３に設定するこ
とにより、垂直方向の固有振動数を低下させると共に、
ハンティングを防止することが可能になる。なお、実験
によれば、５０００ｓｔの粘度のシリコーンオイルＳを
使用した場合、空気ＡのシリコーンオイルＳに対する体
積比を２．６に設定することにより、垂直方向の固有振
動数を低下させると共に、ハンティングを防止すること
ができた。

【００１５】また、このような体積比の除振装置１にお
いて、粘度の異なるシリコーンオイルを使用することに
より、水平方向の共振倍率Ｑを変化させることが可能と
なる。例えば粘度の高いシリコーンオイルを使用すれ
ば、水平方向の共振倍率Ｑを低下させることができる。
なお、隔壁４の下部側に位置する内筒下部３ａには通気
孔１０が穿設されている。この通気孔１０により外筒２
内に封入されたシリコーンオイルＳの液面を、外筒２内
と内筒下部３ａ内とで均一にすることができるので、水
平方向の減衰を得ることができる。

【００１６】このように構成された本実施例の除振装置
１において、荷重受け板６に水平方向の力が加わると、
環状ダイヤフラム５が撓むことにより内筒３が力の加わ
った方向に傾斜するが、荷重受け板６を固定するシャフ
ト７と隔壁４との間に介在させた防振ゴム８が水平方向
にこじれるので、荷重受け板６を水平に保持することが
できる。

【００１７】また、内筒３が力の加わった方向に傾斜し
た際、空気室９に封入されている空気Ａのシリコーンオ
イルＳに対する体積比を２．６に設定し、且つシリコー
ンオイルＳ内に細長い内筒３の内筒下部３ａを潜らして
いるので、水平方向の固有振動数を低下させると共に、
ハンテイングを防止することができる。さらに、隔壁４
の下部側に位置する内筒下部３ａに穿設された通気孔１
０により、シリコーンオイルＳの液面を外筒２内と内筒
下部３ａ内とで均一にすることができるので、水平方向
の減衰を得ることができる。

【００１８】したがって、本実施例の除振装置１のみ
で、制御対象物を除振支持することができるので、図２
に示すように制御対象物の質量による固有振動数ｆ₁の
みが現れる振動伝達曲線を描くことができる。なお、本
実施例において使用される内筒３の内筒下部３ａ端面
は、内筒３の肉厚ｔの状態でシリコーンオイルＳ内に潜
らしていたが、これに限らず、図３（ａ）、（ｂ）に示
すように、内筒３１の内筒下部３１ａを内筒３１の中心
方向に向って折曲したり、内筒３２の内筒下部３２ａを
内筒３２の外周方向に向って折曲したりしてもよい。こ
れによりシリコーンオイルＳに対する浮力面積が増大す
るので、垂直方向の減衰を得ることができ、垂直方向の
除振が必要な機器に本発明の除振装置を適用することが
できる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の除振装置によれば、底部を有する外筒と、下部方向
に隔壁が設けられた細長い内筒と、外筒の上部に内筒の
上部を可撓的に固定し、且つ外筒内を圧力密状態にする
環状ダイヤフラムと、上端部に荷重受け板が固定され、
内筒内の隔壁にゴム状弾性体を介して長手方向に固定さ
れるシャフトとを備え、内筒に隔壁より下位に通気孔が
穿設され、外筒に通気孔より下の位置まで減衰液が収容
されているので、従来の技術で問題となっていた振動伝
達曲線にふたつの固有振動数が現れる現象を防ぐと共
に、水平方向の固有振動数を低下させ、しかも共振倍率
を低下させることができる。また、減衰液の作用により
適度なダンピングを得ることができるので、ハンティン
グを防止することができる。

【００２０】さらに、近年、除振装置は機械と一体化又
は機械に内蔵されるなど機械の一部とされることが多
く、より小さい装置で従来以上の性能を出すことが要求
されているが、本発明によればコンパクトに構成されて
いるのでその実現が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である除振装置を示す詳細
図。

【図２】水平方向の振動伝達率と周波数との関係を示す
線図。

【図３】本発明の他の実施例である除振装置を示す図
で、（ａ）は内筒の下部を内筒の中心方向に折曲した詳
細図、（ｂ）は内筒の下部を中心方向に向って折曲した
詳細図。

【図４】従来の除振装置を示す説明図。

【図５】従来の除振装置を示す説明図。

【図６】図５に示す除振装置による水平方向の振動伝達
率と周波数との関係を示す線図。

【符号の説明】

１…除振装置 ２…外筒 ３…内筒 ３ａ…内筒下部 ４…隔壁 ４ａ…隔壁の上面 ５…環状ダイヤフラム ６…荷重受け板 ７…シャフト ８…防振ゴム（ゴム状弾性体） ９…空気室 Ａ…空気 Ｓ…シリコーンオイル（減衰液） ｔ…内筒の肉厚

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底部を有する外筒と、下部方向に隔壁が設
   けられた細長い内筒と、前記外筒の上部に前記内筒の上
   部を可撓的に固定し、且つ前記外筒内を圧力密状態にす
   る環状ダイヤフラムと、上端部に荷重受け板が固定さ
   れ、前記内筒内の前記隔壁にゴム状弾性体を介して長手
   方向に固定されるシャフトとを備え、前記内筒に前記隔
   壁より下位に通気孔が穿設され、前記外筒に前記通気孔
   より下の位置まで減衰液が収容されていることを特徴と
   する除振装置。
2. 【請求項２】前記外筒および前記内筒により形成される
   空気室に封入されている空気の前記減衰液に対する体積
   比が２〜６であることを特徴とする請求項１記載の除振
   装置。
3. 【請求項３】前記内筒の下部は前記内筒の中心方向また
   は外周方向に向って折曲されていることを特徴とする請
   求項１記載の除振装置。